In Vorarlberg tüfteln Forscher an der „thermischen Wasseraufbereitung“: Durch Luftblasen und Temperaturgradienten werden viele Verunreinigungen aus dem Wasser getrennt. Die Forscher hoffen auf sauberes Trinkwasser für die Welt und umweltfreundliche Reinigungen.
Wenn jemand in einem kleinen Dorf abseits der großen Städte kein Solarpaneel bekommt und deswegen nicht fernsehen kann, dann ist das eine Sache. Aber wenn in so einem Dorf das Wasser durch Schwermetalle verseucht ist und es zu Fehlbildungen von Neugeborenen und zu Krankheiten kommt, dann ist das ein viel größeres Problem“, sagt Markus Preißinger von der Fachhochschule Vorarlberg (FHV). Der Leiter des Forschungszentrums Energie in Dornbirn forscht mit seinem Team seit einigen Jahren an einer umweltfreundlichen und einfachen Methode, um Wasser sauber zu bekommen.
Es gibt so viele Arten von Abwasser, ob es aus der Industrie mit Öl kontaminiert ist oder Verunreinigungen, Salze oder Schadstoffe enthält – die „thermische Wasseraufbereitung“ bietet eine Lösung. Wer bei dem Fachbegriff an Warmwasser-Bereitstellung denkt, liegt ein bisschen daneben. Diese thermische Wasseraufbereitung nutzt Temperaturgradienten und den Übertritt von Wasserdampf hinein in Luftblasen. „Begonnen haben wir mit dieser Technik, als Industriepartner in Bayreuth ein Öl-Wasser-Gemisch auftrennen mussten. Da sind wir weggegangen von der herkömmlichen Membran-Trennung und auf die thermische Trennung umgestiegen, weil die Substanzen so unterschiedliche Siedepunkte haben“, sagt Preißinger.
Wasser kocht bekanntlich bei 100 Grad, doch Öl geht bei niedrigeren Temperaturen in den gasförmigen Zustand, wie man zum Beispiel an Tankstellen riechen kann, wo Benzin und Diesel leicht verdampfen. In der Anlage in Dornbirn hat das Öl einen höheren Siedepunkt als Wasser, aber auch hier erinnert es ein bisschen an den Prozess des Destillierens, denn auch dort nutzt man unterschiedliche Siedepunkte von Öl und Wasser.
Warme Luft nimmt mehr Wasser auf
Doch das Prinzip lässt sich noch besser erklären mit dem natürlichen Wasserkreislauf, der zu Verdunstung, Wolkenbildung und Regen führt: Warme Luft nimmt mehr Wasser auf als kühle Luft.
„Wir lassen in das Wassergemisch in einem Rohr Luft einblubbern. Die Blasen steigen auf, und wir erhöhen nach oben hin die Temperatur. So nehmen die Luftblasen immer mehr Wasser auf und haben oben dann einen viel höheren Wasseranteil als unten. Das Öl bleibt einfach zurück im Rohr“, sagt Preißinger.
Auch für die Entsalzung von Meerwasser eignet sich dieses Verfahren. „Bisher laufen Meerwasser-Entsalzungsanlagen großindustriell in Kombination mit erdölbetriebenen Prozessen.“ Die thermische Aufbereitung könne aber kleiner und dezentral für sauberes Trinkwasser sorgen, so der Forscher: „Da reicht ein Solarpaneel, man kann es also mit erneuerbarer Energie betreiben.“
Bisher fehlt aber noch einiges an Forschung, um dieses Verfahren leistbar für die trockenen Gegenden dieser Welt anzubieten. Der Dissertant Elias Eder erzählt, wie die Arbeit im Labor dazu aussieht: „Wir verändern jeweils die Randbedingungen der Blasensäule (siehe Bild, Anm.).“ Wie viel Wasser nehmen die Luftblasen auf, wenn der Füllstand des Rohrs schwankt, wie verhalten sich große Blasen im Vergleich zu kleineren, wie reagiert die Flüssigkeit auf unterschiedliche Temperaturen? „All das beeinflusst den Wassergehalt der Luft, die oben austritt“, sagt Eder.
Mehr Effizienz für das knappe Gut
Markus Preißinger beschreibt, warum die Entwicklung solcher einfachen Verfahren vorrangig ist: „Die Wassereffizienz wird immer wichtiger. Bisher misst man anhand der Energieeffizienz, wie viel Energie in hergestellter Ware und Produkten steckt.“ Doch auch Wasser ist ein knappes Gut, und man sollte bedenken, wie viel Wasserverbrauch in den von uns konsumierten Waren verborgen ist. „Ich meine, wenn wir das Wasserproblem nicht lösen, dann haben wir in zwanzig Jahren Fluchtbewegungen, die weit über das hinausgehen, was wir 2015 erlebt haben“, betont er.